java对象池技术的原理及其实现

2013-07-25 06:30:02 阅读( 169 )

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标签:Java面试题

Java对象的生命周期大致包括三个阶段:对象的创建,对象的使用,对象的清除。因此,对象的生命周期长度可用如下的表达式表示:T = T1 + T2 +T3。其中T1表示对象的创建时间,T2表示对象的使用时间,而T3则表示其清除时间。由此,我们可以看出,只有T2是真正有效的时间,而T1、T3则是对象本身的开销。下面再看看T1、T3在对象的整个生命周期中所占的比例。

我们知道,Java对象是通过构造函数来创建的,在这一过程中,该构造函数链中的所有构造函数也都会被自动调用。另外,默认情况下,调用类的构造函数时,Java会把变量初始化成确定的值:所有的对象被设置成null,整数变量(byte、short、int、long)设置成0,float和double变量设置成0.0,逻辑值设置成false。所以用new关键字来新建一个对象的时间开销是很大的,如表1所示。

表1 一些操作所耗费时间的对照表

运算操作 示例 标准化时间
本地赋值 i = n 1.0
实例赋值 this.i = n 1.2
方法调用 Funct() 5.9
新建对象 New Object() 980
新建数组 New int[10] 3100

从表1可以看出,新建一个对象需要980个单位的时间,是本地赋值时间的980倍,是方法调用时间的166倍,而若新建一个数组所花费的时间就更多了。

再看清除对象的过程。我们知道,Java语言的一个优势,就是Java程序员勿需再像C/C++程序员那样,显式地释放对象,而由称为垃圾收集器(Garbage Collector)的自动内存管理系统,定时或在内存凸现出不足时,自动回收垃圾对象所占的内存。凡事有利总也有弊,这虽然为Java程序设计者提供了极大的方便,但同时它也带来了较大的性能开销。这种开销包括两方面,首先是对象管理开销,GC为了能够正确释放对象,它必须监控每一个对象的运行状态,包括对象的申请、引用、被引用、赋值等。其次,在GC开始回收“垃圾”对象时,系统会暂停应用程序的执行,而独自占用CPU。

因此,如果要改善应用程序的性能,一方面应尽量减少创建新对象的次数;同时,还应尽量减少T1、T3的时间,而这些均可以通过对象池技术来实现。

对象池技术的基本原理

对象池技术基本原理的核心有两点:缓存和共享,即对于那些被频繁使用的对象,在使用完后,不立即将它们释放,而是将它们缓存起来,以供后续的应用程序重复使用,从而减少创建对象和释放对象的次数,进而改善应用程序的性能。事实上,由于对象池技术将对象限制在一定的数量,也有效地减少了应用程序内存上的开销。

实现一个对象池,一般会涉及到如下的类:

1)对象池工厂(ObjectPoolFactory)类

该类主要用于管理相同类型和设置的对象池(ObjectPool),它一般包含如下两个方法:

·createPool:用于创建特定类型和设置的对象池;

·destroyPool:用于释放指定的对象池;

同时为保证ObjectPoolFactory的单一实例,可以采用Singleton设计模式,见下述getInstance方法的实现:

public static ObjectPoolFactory getInstance() {
if (poolFactory == null) {
poolFactory = new ObjectPoolFactory();
}
return poolFactory;
}

2)参数对象(ParameterObject)类

该类主要用于封装所创建对象池的一些属性参数,如池中可存放对象的数目的最大值(maxCount)、最小值(minCount)等。

3)对象池(ObjectPool)类

用于管理要被池化对象的借出和归还,并通知PoolableObjectFactory完成相应的工作。它一般包含如下两个方法:

·getObject:用于从池中借出对象;
·returnObject:将池化对象返回到池中,并通知所有处于等待状态的线程;

4)池化对象工厂(PoolableObjectFactory)类

该类主要负责管理池化对象的生命周期,就简单来说,一般包括对象的创建及销毁。该类同ObjectPoolFactory一样,也可将其实现为单实例。

来自IT公司面试手册

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